基于鉆屑指標法的掘進工作面區防突技術研究

李宗保++蘇龍++胥鵬

摘 要：該文首先，介紹了區域防突措施，其次，采用鉆屑瓦斯解析指標法對煤礦井田提出煤礦防突措施，再次，進行了究掘進工作面區域防突措施效果檢驗，最后，通過鉆屑瓦斯解析指標對煤巷掘進工作面做出突出危險性預測。

關鍵詞：鉆屑瓦斯解析指標法 防突 效果檢驗

中圖分類號：TD713.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 區域防突措施概述

區域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區域防突措施有兩類：開采保護層和預抽煤層瓦斯。

保護層開采后，周圍的煤巖層向采空區移動，采空區上方巖體冒落并形成自然冒落拱，采空區下方巖體向采空區膨脹形成裂隙，使得采空區上下方煤巖體的地應力和瓦斯壓力降低、煤層透氣性系數增大、煤層瓦斯排出，煤的強度加大。這樣，保護層的開采不僅減少了突出危險煤層的突出能量，同時又增強了煤層抵抗破碎的能力，而且還降低了突出煤層工作面前方的應力梯度和瓦斯壓力梯度，從而消除了煤與瓦斯的突出。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的區域性措施，也是一種主要的技術措施。幾乎所有發生煤與瓦斯突出的國家，只要有保護層，都采用這種措施。因此在《防突規定》中明確指出“應當優先采用開采保護層”作為區域防突措施。

預抽煤層瓦斯的作用：在回采前預先抽放開采煤層的瓦斯，主要是通過預先抽放瓦斯以減小或消除煤層的突出危險性，其次也可以減少采掘過程中的瓦斯涌出量。預抽煤層瓦斯的作用，即是利用均勻分布在突出危險煤層中的大量鉆孔，經過一定時間的預先抽放瓦斯，以降低突出危險煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力，從而使煤層變形收縮，煤體應力下降，并相應地使煤體的強度增高，使被抽放煤層減小或消除突出的危險性。受其消突原理及作用過程所限制，當預抽煤層瓦斯作為一種區域性的防治煤與瓦斯突出的措施時，主要用于單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層。

2 鉆屑指標的測定方法

鉆屑指標法是突出危險性預測方法之一，其指標包括鉆屑量（S）和鉆屑解析值（K1）。由于這兩個指標能全面地反映工作面的突出危險性，因此，被廣泛地運用于突出煤層采掘工作面預測預報。煤巷采掘工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定。

鉆屑指標法的突出危險性預測方法，它的指標包括扦插量（S）和巖屑分析值（K1）之一。由于這兩個指標能夠充分反映了危險的突出工作面，因此，被廣泛應用于采煤工作面突出預測。采煤工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定（見表1）。

（1）對于干煤樣，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

（2）對于濕煤樣，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

3 掘進巷道區域防突措施

使用“煤層底板穿層與順層鉆孔組合預抽區域瓦斯方案”實現“區域遞進式預抽采”作為本礦井掘進工作面區域綜合防突措施較為符合本礦井情況。

（1）預抽煤層瓦斯鉆孔應當均勻布置在整個預抽區域內，可參照周邊礦井有效抽放半徑2.5 m取值，即取鉆孔孔底間距為5 m。

（2）預抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8 m。

4 掘進工作面區域防突措施效果檢驗

當煤巷掘進工作面采取穿層鉆孔預抽區域防突措施一段時間后，先根據下式估算預抽條帶內煤層的殘余瓦斯含量：

式中W殘——煤層殘余瓦斯含量，m3/t；W原——煤層原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——預抽條帶內抽出瓦斯純量，m3；k——瓦斯抽放影響系數，取k=1.2；d——掘進工作面巷道寬度，m；L——預抽鉆孔控制條帶的長度；m0——預抽區域內的煤層平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的預抽條帶內煤層殘余瓦斯含量W殘接近8 m3/t時，可采用殘余瓦斯含量測定法對區域防突措施進行效果檢驗。

5 煤巷掘進工作面突出危險性預測

采用鉆屑指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性時，在煤巷掘進工作面向前方煤體至少施工3個直徑42 mm、孔深8～10 m的驗證鉆孔，測定鉆屑瓦斯解析指標和鉆屑量。

根據煤礦煤層預測有危險區域實際情況，采用鉆屑指標法作為煤層煤巷掘進工作面的突出危險性預測方法。

煤巷掘進時，當煤層有軟分層時盡可能在掘進工作面煤層軟分層中施工3個預測孔，一個鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘進方向；其他兩個鉆孔靠近巷道兩幫0.5 m處開孔，終孔于巷道輪廓線外的2～4 m，鉆孔孔徑42 mm，垂直工作面鉆孔孔深8～10 m，控制范圍到巷道斷面外2～4 m，鉆孔布置。

6 結語

采用鉆屑指標法預測煤層預測有危險區域實際情況采用鉆屑指標法驗證回采工作面突出危險性的指標臨界值，應根據試驗考察確定，在確定前可按表1的臨界值確定工作面的突出危險性。如果實測得到的S、K1或△h2的所有測定值均小于臨界值，并且未發現其他異常情況，則該工作面驗證為無突出危險工作面；否則，為突出危險工作面。

參考文獻

[1] 東輝，陳學習，張茂增.鉆屑指標法在突出掘進工作面的應用[J].陜西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顧廣耀，王家玉.大直徑鉆孔鉆屑指標法臨界值的研究[J].煤炭技術，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤與瓦斯突出規定《勞動保護》[S].

[4] 國家安全生產監督管理總局令-百度文庫[EB/OL].endprint

摘 要：該文首先，介紹了區域防突措施，其次，采用鉆屑瓦斯解析指標法對煤礦井田提出煤礦防突措施，再次，進行了究掘進工作面區域防突措施效果檢驗，最后，通過鉆屑瓦斯解析指標對煤巷掘進工作面做出突出危險性預測。

關鍵詞：鉆屑瓦斯解析指標法 防突 效果檢驗

中圖分類號：TD713.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 區域防突措施概述

區域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區域防突措施有兩類：開采保護層和預抽煤層瓦斯。

保護層開采后，周圍的煤巖層向采空區移動，采空區上方巖體冒落并形成自然冒落拱，采空區下方巖體向采空區膨脹形成裂隙，使得采空區上下方煤巖體的地應力和瓦斯壓力降低、煤層透氣性系數增大、煤層瓦斯排出，煤的強度加大。這樣，保護層的開采不僅減少了突出危險煤層的突出能量，同時又增強了煤層抵抗破碎的能力，而且還降低了突出煤層工作面前方的應力梯度和瓦斯壓力梯度，從而消除了煤與瓦斯的突出。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的區域性措施，也是一種主要的技術措施。幾乎所有發生煤與瓦斯突出的國家，只要有保護層，都采用這種措施。因此在《防突規定》中明確指出“應當優先采用開采保護層”作為區域防突措施。

預抽煤層瓦斯的作用：在回采前預先抽放開采煤層的瓦斯，主要是通過預先抽放瓦斯以減小或消除煤層的突出危險性，其次也可以減少采掘過程中的瓦斯涌出量。預抽煤層瓦斯的作用，即是利用均勻分布在突出危險煤層中的大量鉆孔，經過一定時間的預先抽放瓦斯，以降低突出危險煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力，從而使煤層變形收縮，煤體應力下降，并相應地使煤體的強度增高，使被抽放煤層減小或消除突出的危險性。受其消突原理及作用過程所限制，當預抽煤層瓦斯作為一種區域性的防治煤與瓦斯突出的措施時，主要用于單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層。

2 鉆屑指標的測定方法

鉆屑指標法是突出危險性預測方法之一，其指標包括鉆屑量（S）和鉆屑解析值（K1）。由于這兩個指標能全面地反映工作面的突出危險性，因此，被廣泛地運用于突出煤層采掘工作面預測預報。煤巷采掘工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定。

鉆屑指標法的突出危險性預測方法，它的指標包括扦插量（S）和巖屑分析值（K1）之一。由于這兩個指標能夠充分反映了危險的突出工作面，因此，被廣泛應用于采煤工作面突出預測。采煤工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定（見表1）。

（1）對于干煤樣，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

（2）對于濕煤樣，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

3 掘進巷道區域防突措施

使用“煤層底板穿層與順層鉆孔組合預抽區域瓦斯方案”實現“區域遞進式預抽采”作為本礦井掘進工作面區域綜合防突措施較為符合本礦井情況。

（1）預抽煤層瓦斯鉆孔應當均勻布置在整個預抽區域內，可參照周邊礦井有效抽放半徑2.5 m取值，即取鉆孔孔底間距為5 m。

（2）預抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8 m。

4 掘進工作面區域防突措施效果檢驗

當煤巷掘進工作面采取穿層鉆孔預抽區域防突措施一段時間后，先根據下式估算預抽條帶內煤層的殘余瓦斯含量：

式中W殘——煤層殘余瓦斯含量，m3/t；W原——煤層原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——預抽條帶內抽出瓦斯純量，m3；k——瓦斯抽放影響系數，取k=1.2；d——掘進工作面巷道寬度，m；L——預抽鉆孔控制條帶的長度；m0——預抽區域內的煤層平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的預抽條帶內煤層殘余瓦斯含量W殘接近8 m3/t時，可采用殘余瓦斯含量測定法對區域防突措施進行效果檢驗。

5 煤巷掘進工作面突出危險性預測

采用鉆屑指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性時，在煤巷掘進工作面向前方煤體至少施工3個直徑42 mm、孔深8～10 m的驗證鉆孔，測定鉆屑瓦斯解析指標和鉆屑量。

根據煤礦煤層預測有危險區域實際情況，采用鉆屑指標法作為煤層煤巷掘進工作面的突出危險性預測方法。

煤巷掘進時，當煤層有軟分層時盡可能在掘進工作面煤層軟分層中施工3個預測孔，一個鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘進方向；其他兩個鉆孔靠近巷道兩幫0.5 m處開孔，終孔于巷道輪廓線外的2～4 m，鉆孔孔徑42 mm，垂直工作面鉆孔孔深8～10 m，控制范圍到巷道斷面外2～4 m，鉆孔布置。

6 結語

采用鉆屑指標法預測煤層預測有危險區域實際情況采用鉆屑指標法驗證回采工作面突出危險性的指標臨界值，應根據試驗考察確定，在確定前可按表1的臨界值確定工作面的突出危險性。如果實測得到的S、K1或△h2的所有測定值均小于臨界值，并且未發現其他異常情況，則該工作面驗證為無突出危險工作面；否則，為突出危險工作面。

參考文獻

[1] 東輝，陳學習，張茂增.鉆屑指標法在突出掘進工作面的應用[J].陜西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顧廣耀，王家玉.大直徑鉆孔鉆屑指標法臨界值的研究[J].煤炭技術，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤與瓦斯突出規定《勞動保護》[S].

[4] 國家安全生產監督管理總局令-百度文庫[EB/OL].endprint

摘 要：該文首先，介紹了區域防突措施，其次，采用鉆屑瓦斯解析指標法對煤礦井田提出煤礦防突措施，再次，進行了究掘進工作面區域防突措施效果檢驗，最后，通過鉆屑瓦斯解析指標對煤巷掘進工作面做出突出危險性預測。

關鍵詞：鉆屑瓦斯解析指標法 防突 效果檢驗

中圖分類號：TD713.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 區域防突措施概述

區域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區域防突措施有兩類：開采保護層和預抽煤層瓦斯。

保護層開采后，周圍的煤巖層向采空區移動，采空區上方巖體冒落并形成自然冒落拱，采空區下方巖體向采空區膨脹形成裂隙，使得采空區上下方煤巖體的地應力和瓦斯壓力降低、煤層透氣性系數增大、煤層瓦斯排出，煤的強度加大。這樣，保護層的開采不僅減少了突出危險煤層的突出能量，同時又增強了煤層抵抗破碎的能力，而且還降低了突出煤層工作面前方的應力梯度和瓦斯壓力梯度，從而消除了煤與瓦斯的突出。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的區域性措施，也是一種主要的技術措施。幾乎所有發生煤與瓦斯突出的國家，只要有保護層，都采用這種措施。因此在《防突規定》中明確指出“應當優先采用開采保護層”作為區域防突措施。

預抽煤層瓦斯的作用：在回采前預先抽放開采煤層的瓦斯，主要是通過預先抽放瓦斯以減小或消除煤層的突出危險性，其次也可以減少采掘過程中的瓦斯涌出量。預抽煤層瓦斯的作用，即是利用均勻分布在突出危險煤層中的大量鉆孔，經過一定時間的預先抽放瓦斯，以降低突出危險煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力，從而使煤層變形收縮，煤體應力下降，并相應地使煤體的強度增高，使被抽放煤層減小或消除突出的危險性。受其消突原理及作用過程所限制，當預抽煤層瓦斯作為一種區域性的防治煤與瓦斯突出的措施時，主要用于單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層。

2 鉆屑指標的測定方法

鉆屑指標法是突出危險性預測方法之一，其指標包括鉆屑量（S）和鉆屑解析值（K1）。由于這兩個指標能全面地反映工作面的突出危險性，因此，被廣泛地運用于突出煤層采掘工作面預測預報。煤巷采掘工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定。

鉆屑指標法的突出危險性預測方法，它的指標包括扦插量（S）和巖屑分析值（K1）之一。由于這兩個指標能夠充分反映了危險的突出工作面，因此，被廣泛應用于采煤工作面突出預測。采煤工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定（見表1）。

（1）對于干煤樣，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

（2）對于濕煤樣，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

3 掘進巷道區域防突措施

使用“煤層底板穿層與順層鉆孔組合預抽區域瓦斯方案”實現“區域遞進式預抽采”作為本礦井掘進工作面區域綜合防突措施較為符合本礦井情況。

（1）預抽煤層瓦斯鉆孔應當均勻布置在整個預抽區域內，可參照周邊礦井有效抽放半徑2.5 m取值，即取鉆孔孔底間距為5 m。

（2）預抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8 m。

4 掘進工作面區域防突措施效果檢驗

當煤巷掘進工作面采取穿層鉆孔預抽區域防突措施一段時間后，先根據下式估算預抽條帶內煤層的殘余瓦斯含量：

式中W殘——煤層殘余瓦斯含量，m3/t；W原——煤層原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——預抽條帶內抽出瓦斯純量，m3；k——瓦斯抽放影響系數，取k=1.2；d——掘進工作面巷道寬度，m；L——預抽鉆孔控制條帶的長度；m0——預抽區域內的煤層平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的預抽條帶內煤層殘余瓦斯含量W殘接近8 m3/t時，可采用殘余瓦斯含量測定法對區域防突措施進行效果檢驗。

5 煤巷掘進工作面突出危險性預測

采用鉆屑指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性時，在煤巷掘進工作面向前方煤體至少施工3個直徑42 mm、孔深8～10 m的驗證鉆孔，測定鉆屑瓦斯解析指標和鉆屑量。

根據煤礦煤層預測有危險區域實際情況，采用鉆屑指標法作為煤層煤巷掘進工作面的突出危險性預測方法。

煤巷掘進時，當煤層有軟分層時盡可能在掘進工作面煤層軟分層中施工3個預測孔，一個鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘進方向；其他兩個鉆孔靠近巷道兩幫0.5 m處開孔，終孔于巷道輪廓線外的2～4 m，鉆孔孔徑42 mm，垂直工作面鉆孔孔深8～10 m，控制范圍到巷道斷面外2～4 m，鉆孔布置。

6 結語

采用鉆屑指標法預測煤層預測有危險區域實際情況采用鉆屑指標法驗證回采工作面突出危險性的指標臨界值，應根據試驗考察確定，在確定前可按表1的臨界值確定工作面的突出危險性。如果實測得到的S、K1或△h2的所有測定值均小于臨界值，并且未發現其他異常情況，則該工作面驗證為無突出危險工作面；否則，為突出危險工作面。

參考文獻

[1] 東輝，陳學習，張茂增.鉆屑指標法在突出掘進工作面的應用[J].陜西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顧廣耀，王家玉.大直徑鉆孔鉆屑指標法臨界值的研究[J].煤炭技術，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤與瓦斯突出規定《勞動保護》[S].

[4] 國家安全生產監督管理總局令-百度文庫[EB/OL].endprint